Tlen ma dodatni stan utlenienia. Stan utlenienia tlenu
STAN UTLENIANIA to ładunek, jaki mógłby mieć atom w cząsteczce lub jonie, gdyby wszystkie jego wiązania z innymi atomami zostały zerwane, a wspólne pary elektronów pozostałyby z większą liczbą pierwiastków elektroujemnych.
W którym ze związków tlen wykazuje dodatni stan utlenienia: H2O; H2O2; CO2; OF2?
OF2. ten związek, tlen ma stopień utlenienia + 2
Która z substancji jest tylko reduktorem: Fe; SO3; Cl2; HNO3?
tlenek siarki (IV) - SO 2
Jaki element w III okresie układu okresowego D.I. Mendelejew, będąc w stanie wolnym, jest najsilniejszym środkiem utleniającym: Na; Glin; S; Cl2?
chlor chloru
V-część
Do jakich klas związków nieorganicznych należą: HF, PbO2, Hg2SO4, Ni(OH)2, FeS, Na2CO3?
Substancje złożone. tlenki
Zrób wzory: a) kwaśne sole potasowe kwasu fosforowego; b) zasadowa sól cynkowa kwasu węglowego H2CO3.
Jakie substancje otrzymuje się w wyniku interakcji: a) kwasów z solą; b) kwasy z zasadą; c) sól z solą; d) bazy z solą? Podaj przykłady reakcji.
A) tlenki metali, sole metali.
B) sole (tylko w roztworze)
D) powstaje nowa sól, nierozpuszczalna zasada i wodór
Która z poniższych substancji będzie reagować z kwasem solnym: N2O5, Zn(OH)2, CaO, AgNO3, H3PO4, H2SO4? Zrób równania możliwych reakcji.
Zn(OH)2 + 2 HCl = ZnCl + H2O
CaO + 2 HCl = CaCl2 + H2O
Wskaż, do jakiego rodzaju tlenków należy tlenek miedzi i udowodnij to za pomocą reakcji chemicznych.
tlenek metalu.
Tlenek miedzi (II) CuO - czarne kryształy, krystalizujące w układzie jednoskośnym, gęstość 6,51 g/cm3, temperatura topnienia 1447°C (pod ciśnieniem tlenu). Po podgrzaniu do 1100°C rozkłada się, tworząc tlenek miedzi (I):
4CuO = 2Cu2O + O2.
Nie rozpuszcza się w wodzie i nie reaguje z nią. Ma słabo wyrażone właściwości amfoteryczne z przewagą podstawowych.
W wodnych roztworach amoniaku tworzy wodorotlenek tetraaminy miedzi (II):
CuO + 4NH3 + H2O = (OH)2.
Łatwo reaguje z rozcieńczonymi kwasami, tworząc sól i wodę:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O.
Po połączeniu z alkaliami tworzy miedziany:
CuO + 2KOH = K2CuO2 + H2O.
Zredukowany przez wodór, tlenek węgla i aktywne metale do metalicznej miedzi:
CuO + H2 = Cu + H2O;
CuO + CO = Cu + CO2;
CuO + Mg = Cu + MgO.
Otrzymuje się go przez kalcynację wodorotlenku miedzi (II) w 200 ° C:
Cu(OH)2 = CuO + H2O Otrzymywanie tlenku i wodorotlenku miedzi (II)
lub podczas utleniania metalicznej miedzi w powietrzu w temperaturze 400–500°С:
2Cu + O2 = 2CuO.
6. Dokończ równania reakcji:
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4+2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ + SO4^2-=Mg^2+ + SO4^2- +2H2O
Mg(OH)2^- +2H^+ = Mg^2+ +2H2O^-
NaOH + H3PO4 \u003d NaH2PO4 + H2O FE \u003d 1
H3PO4 + 2NaOH \u003d Na2HPO4 + 2H2O FE \u003d 1/2
H3PO4 + 3NaOH \u003d Na3PO4 + 3H2O FE \u003d 1/3
w pierwszym przypadku 1 mol kwasu fosforowego hm... odpowiednik 1 protonu... więc współczynnik równoważności wynosi 1
stężenie procentowe - masa substancji w gramach zawarta w 100 gramach roztworu. jeśli 100 g roztworu zawiera 5 g soli, ile potrzeba na 500 g?
miano to masa substancji w gramach zawarta w 1 ml roztworu. 0,3 g wystarcza na 300 ml.
Ca (OH) 2 + H2CO3 \u003d CaO + H2O 2 / reakcja charakterystyczna - reakcja zobojętniania Ca / OH / 2 + H2CO3 \u003d CaCO3 + H2O 3 / reakcja z tlenkami kwasowymi Ca / OH / 2 + CO2 \u003d CaCO3 + H2O 4 / z kwaśnymi solami Ca / OH / 2 + 2KHCO3 \u003d K2CO3 + CaCO3 + 2H2O 5 / zasady wchodzą w reakcję wymiany z solami. jeśli w tym przypadku powstanie osad 2NaOH + CuCl2 = 2NaCl + Cu / OH / 2 / osad / 6 / roztwory alkaliczne reagują z niemetalami, a także z aluminium lub cynkiem. OVR.
Wymień trzy sposoby pozyskiwania soli. Wesprzyj swoją odpowiedź równaniami reakcji
A) Reakcja neutralizacji.. Po odparowaniu wody otrzymuje się krystaliczną sól. Na przykład:
B) Reakcja zasad z tlenkami kwasowymi(patrz punkt 8.2). Jest to również wariant reakcji neutralizacji:
V) Reakcja kwasów z solami. Ta metoda jest odpowiednia, na przykład, jeśli tworzy się nierozpuszczalna sól, która wytrąca się:
Które z poniższych substancji mogą ze sobą reagować: NaOH, H3PO4, Al(OH)3, SO3, H2O, CaO? Wesprzyj swoją odpowiedź równaniami reakcji
2 NaOH + H3PO4 = Na2HPO4 + 2H2O
CaO + H2O = Ca(OH)2
Al(OH)3 + NaOH = Na(Al(OH)4) lub NaAlO2 + H2O
SO3 + H2O = H2SO4
VI część
Jądro atomu (protony, neutrony).
Atom to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, która zachowuje wszystkie swoje właściwości chemiczne. Atom składa się z dodatnio naładowanego jądra i ujemnie naładowanych elektronów. Ładunek jądra dowolnego pierwiastka chemicznego jest równy iloczynowi Z i e, gdzie Z jest numerem seryjnym tego pierwiastka w układzie okresowym pierwiastków chemicznych, e jest wartością elementarnego ładunku elektrycznego.
protony- stabilne cząstki elementarne o jednostkowym dodatnim ładunku elektrycznym i masie 1836 razy większej od masy elektronu. Proton jest jądrem najlżejszego pierwiastka, wodoru. Liczba protonów w jądrze wynosi Z. Neutron- obojętną (nie mającą ładunku elektrycznego) cząstkę elementarną o masie bardzo zbliżonej do masy protonu. Ponieważ masa jądra składa się z masy protonów i neutronów, liczba neutronów w jądrze atomu wynosi A - Z, gdzie A jest liczbą masową danego izotopu (patrz Układ okresowy pierwiastków chemicznych) . Proton i neutron tworzące jądro nazywane są nukleonami. W jądrze nukleony są wiązane specjalnymi siłami jądrowymi.
Elektrony
Elektron- najmniejsza cząstka substancji o ujemnym ładunku elektrycznym e=1,6·10 -19 kulombów, przyjęta jako elementarny ładunek elektryczny. Elektrony krążące wokół jądra znajdują się na powłokach elektronowych K, L, M itd. K jest powłoką najbliższą jądru. Rozmiar atomu zależy od rozmiaru jego powłoki elektronowej.
izotopy
Izotop - atom tego samego pierwiastka chemicznego, którego jądro ma taką samą liczbę protonów (cząstek naładowanych dodatnio), ale inną liczbę neutronów, a sam pierwiastek ma taką samą liczbę atomową jak pierwiastek główny. Z tego powodu izotopy mają różne masy atomowe.
Kiedy powstają wiązania z mniejszą liczbą atomów elektroujemnych (dla fluoru są to wszystkie pierwiastki, dla chloru wszystko oprócz fluoru i tlenu), wartościowość wszystkich halogenów jest równa. Stan utlenienia wynosi -1, a ładunek jonu wynosi 1-. Dodatnie stany utlenienia nie są możliwe dla fluoru. Natomiast chlor wykazuje różne dodatnie stany utlenienia do +7 (liczba grupowa). Przykłady połączeń podano w sekcji Odnośniki.
W większości związków chlor, jako pierwiastek silnie elektroujemny (EO = 3,0), działa na ujemnym stopniu utlenienia -1. W związkach z bardziej elektroujemnym fluorem, tlenem i azotem wykazuje dodatnie stany utlenienia. Szczególnie zróżnicowane są związki chloru z tlenem, w których stany utlenienia chloru wynoszą +1, -f3, +5 i +7 oraz +4 i Ch-6.
W porównaniu z chlorem fluor F jest znacznie bardziej aktywny. Reaguje z prawie wszystkimi pierwiastkami chemicznymi, z metalami alkalicznymi i ziem alkalicznych, nawet na zimno. Niektóre metale (Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Ni) są odporne na działanie fluoru na zimno ze względu na tworzenie się warstewki fluorkowej. Fluor jest najsilniejszym utleniaczem ze wszystkich znanych pierwiastków. Jest to jedyny halogen, który nie wykazuje dodatnich stanów utlenienia. Po podgrzaniu fluor reaguje ze wszystkimi metalami, w tym złotem i platyną. Tworzy z tlenem szereg związków i są to jedyne związki, w których tlen jest elektrododatni (np. difluorek tlenu OFa). W przeciwieństwie do tlenków związki te nazywane są fluorkami tlenu.
Elementy podgrupy tlenowej znacznie różnią się właściwościami od tlenu. Ich główna różnica polega na zdolności wykazywania dodatnich stanów utlenienia, do
Różnice między halogenami są najbardziej widoczne w związkach, w których wykazują one dodatnie stany utlenienia. Są to głównie związki halogenów z najbardziej elektroujemnymi pierwiastkami - fluorem i tlenem, które
Atom tlenu ma konfigurację elektronową [He]25 2p. Ponieważ pierwiastek ten ustępuje tylko fluorowi pod względem elektroujemności, prawie zawsze ma ujemny stan utlenienia związków. Jedynymi związkami, w których tlen ma dodatni stan utlenienia, są związki zawierające fluor Op2 i Op.
W 1927 r. uzyskano pośrednio tlenowy związek fluoru, w którym tlen ma dodatni stopień utlenienia równy dwa
Ponieważ atomy azotu w amoniaku przyciągają elektrony silniej niż w azocie pierwiastkowym, mówi się, że mają ujemny stan utlenienia. W dwutlenku azotu, gdzie atomy azotu przyciągają elektrony słabiej niż w azocie pierwiastkowym, ma dodatni stan utlenienia. W pierwiastkowym azocie lub pierwiastkowym tlenie każdy atom ma stopień utlenienia równy zero. (Stan utlenienia zero jest przypisany do wszystkich pierwiastków w stanie niezwiązanym.) Stan utlenienia jest użyteczną koncepcją do zrozumienia reakcji redoks.
Chlor tworzy całą serię oksyanionów ClO, ClO, ClO3 i ClOg, w których wykazuje kolejną serię dodatnich stanów utlenienia. Jon chlorkowy C1 ma strukturę elektronową gazu szlachetnego Ar z czterema parami elektronów walencyjnych. Powyższe cztery oksyaniony chloru można traktować jako produkty reakcji jonu chlorku, CH, jako zasady Lewisa z jednym, dwoma, trzema lub czterema atomami tlenu, z których każdy ma właściwości akceptora elektronów, tj. kwas Lewisa
Właściwości chemiczne siarki, selenu i telluru pod wieloma względami różnią się od właściwości tlenu. Jedną z najważniejszych różnic jest to, że pierwiastki te mają dodatnie stany utlenienia do -1-6, które stwierdza się np.
Konfiguracja elektronowa ns np umożliwia elementom tej grupy wykazywanie stanów utlenienia -I, +11, +IV i +VI. Ponieważ przed utworzeniem się konfiguracji gazu obojętnego brakuje tylko dwóch elektronów, stan utlenienia -II powstaje bardzo łatwo. Dotyczy to zwłaszcza lekkich elementów grupy.
Rzeczywiście, tlen różni się od wszystkich elementów grupy łatwością, z jaką jego atom przejmuje dwa elektrony, tworząc podwójnie naładowany jon ujemny. Z wyjątkiem nietypowych ujemnych stanów utlenienia tlenu w nadtlenkach (-1), ponadtlenkach (-Va) i ozonkach (7h), związkach, w których występują wiązania tlen-tlen, a także stanów + 1 i - + II w związki O. Tlen Fa i ORz we wszystkich związkach ma stopień utlenienia -I. Dla pozostałych elementów grupy ujemny stan utlenienia staje się stopniowo mniej stabilny, a dodatnie stabilniejsze. Pierwiastki ciężkie są zdominowane przez niższe dodatnie stany utlenienia.
Zgodnie z naturą pierwiastka na dodatnim stopniu utlenienia naturalnie zmienia się charakter tlenków w okresach i grupach układu okresowego. Okresowo zmniejsza się ujemny ładunek efektywny na atomach tlenu i następuje stopniowe przejście od tlenków zasadowych przez amfoteryczne do kwaśnych, np.
Nal, Mgb, AIF3, ZrBf4. Przy określaniu stopnia utlenienia pierwiastków w związkach z polarnymi wiązaniami kowalencyjnymi porównuje się wartości ich elektroujemności (patrz 1.6).Ponieważ podczas tworzenia wiązania chemicznego elektrony są przesuwane do atomów pierwiastków bardziej elektroujemnych, te ostatnie mają ujemny stopień utlenienia w związkach. Fluor, charakteryzujący się najwyższą wartością elektroujemności, w związkach ma zawsze stały ujemny stopień utlenienia -1.
Tlen, który również ma wysoką wartość elektroujemności, charakteryzuje się ujemnym stopniem utlenienia, zwykle -2, w nadtlenkach -1. Wyjątkiem jest związek OF2, w którym stopień utlenienia tlenu wynosi 4-2. Pierwiastki alkaliczne i ziem alkalicznych, które charakteryzują się stosunkowo niską elektroujemnością, zawsze mają dodatni stan utlenienia, równy odpowiednio +1 i +2. Na przykład wodór wykazuje stały stopień utlenienia (+1) w większości związków
Pod względem elektroujemności tlen ustępuje tylko fluorowi. Związki tlenu z fluorem są wyjątkowe, ponieważ tylko w tych związkach tlen ma dodatni stan utlenienia.
Pochodne dodatniego stanu utlenienia tlenu są najsilniejszymi energochłonnymi środkami utleniającymi, zdolnymi do uwolnienia zmagazynowanej w nich energii chemicznej w określonych warunkach. Mogą być stosowane jako skuteczne utleniacze gazów pędnych.
I należą do niemetali, wskazany stan jest dla nich najczęstszy. Jednak pierwiastki z grupy 6A, z wyjątkiem tlenu, są często w stanach o dodatnim stopniu utlenienia do + 6, co odpowiada uspołecznieniu wszystkich sześciu elektronów walencyjnych z atomami pierwiastków bardziej elektroujemnych.
Wszystkie pierwiastki tej podgrupy, z wyjątkiem polonu, są niemetalami. W swoich związkach wykazują zarówno ujemny, jak i dodatni stan utlenienia. W związkach z metalami i wodorem ich stopień utlenienia wynosi zwykle -2. W związkach z niemetalami, na przykład z tlenem, może mieć wartość +4 lub -) -6. Wyjątkiem jest sam tlen. Pod względem elektroujemności ustępuje tylko fluorowi, dlatego tylko w połączeniu z tym pierwiastkiem (OR) jego stopień utlenienia jest dodatni (-1-2). W związkach ze wszystkimi innymi pierwiastkami stopień utlenienia tlenu jest ujemny i zwykle wynosi -2. W nadtlenku wodoru i jego pochodnych wynosi -1.
Azot jest gorszy pod względem elektroujemności tylko od tlenu i fluoru. Dlatego wykazuje dodatnie stany utlenienia tylko w związkach z tymi dwoma pierwiastkami. W tlenkach i oksyanionach stopień utlenienia azotu przyjmuje wartości od + 1 do -b 5.
W związkach z większą liczbą pierwiastków elektroujemnych pierwiastki p z grupy VI mają dodatni stan utlenienia. Dla nich (poza tlenem) najbardziej charakterystycznymi stanami utlenienia są -2, +4, -4-6, co odpowiada stopniowemu wzrostowi liczby niesparowanych elektronów, gdy atom pierwiastka jest wzbudzony.
Szczególnie dobrze znane są aniony złożone z ligandami tlenowymi - kompleksy okso. Tworzą je atomy głównie pierwiastków niemetalicznych na dodatnich stopniach utlenienia (metal - tylko na wysokich stopniach utlenienia). Kompleksy okso otrzymuje się przez oddziaływanie tlenków kowalencyjnych odpowiednich pierwiastków z ujemnie spolaryzowanym atomem tlenu tlenków zasadowych lub np. wody
tlenki i wodorotlenki. Tlenki i wodorotlenki pierwiastków p można uznać za związki o najwyższym dodatnim stopniu utlenienia, pierwiastki p z tlenem
O, CJUg, CbO), w których chlor wykazuje dodatni stan utlenienia. Azot w wysokich temperaturach łączy się bezpośrednio z tlenem, dzięki czemu wykazuje właściwości redukujące.
W związkach z tlenem pierwiastki mogą wykazywać najwyższy dodatni stopień utlenienia, równy liczbie grupowej. Tlenki pierwiastków, w zależności od ich położenia w układzie okresowym oraz stopnia utlenienia pierwiastka, mogą wykazywać właściwości zasadowe lub kwasowe.
Ponadto pierwiastki te mogą również wykazywać dodatnie stany utlenienia do +6, z wyjątkiem tlenu (tylko do + 2). Pierwiastkami podgrupy tlenowej są niemetale.
Najczęstszymi utleniaczami są halogeny, tlen i oksyaniony, takie jak MPO4, Cr3O i NO, w których centralny atom ma wysoki dodatni stopień utlenienia. Czasami jako utleniacze
Związki OgRg i Oorg są silnymi utleniaczami, ponieważ tlen w nich znajduje się w dodatnim stanie utlenienia - -1 i +2, a zatem posiadając dużą rezerwę energii (wysokie powinowactwo do elektronów), będą silnie przyciągać elektrony ze względu na tendencję tlen, aby przejść do najbardziej stabilnych dla niego stanów.
Zjonizowane atomy niemetali na dodatnim stopniu utlenienia i jony metali na wysokim stopniu utlenienia tlenem tworzą obojętne cząsteczki tlenków CO, CO2, NO, N02, 302, Sn02, MnOa złożone jony zawierające tlen N0, P04, 3O" , Cr0, MnOg itp. .
Valar-ny poziom elektrochemiczny atomów tych pierwiastków odpowiada wzorowi pa pr Tlen jest drugim najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem (po najbardziej ujemnym fluorze), można mu przypisać stabilny stopień utlenienia w związkach równy (-I) w tlenie fluorki jego stan utlenienia jest dodatni. Pozostałe pierwiastki grupy VIA wykazują w swoich związkach stany utlenienia (-I), (+IV) i (Ch VI), a stan utlenienia jest stabilny dla siarki (+VI), a dla pozostałych pierwiastków (4-IV ). Przez elektroujemność
Gdy O2 oddziałuje z najsilniejszym środkiem utleniającym P1Pv, powstaje substancja O2[P1Pb], w której cząsteczkowy jon Og jest kationem. Związki, w których tlen ma dodatni stan utlenienia, są najsilniejszymi energochłonnymi środkami utleniającymi, zdolnymi do uwalniania zmagazynowanej energii chemicznej w określonych warunkach. Mogą być stosowane jako skuteczne utleniacze gazów pędnych.
Jednak zdolność przyłączania elektronów jest w nich znacznie mniej wyraźna niż w odpowiednich elementach grup VI i VII. Z tlenem tworzą tlenki typu RjOj, wykazujące najwyższy dodatni stopień utlenienia równy + 5.
Brom i jod wykazują dodatnie stany utlenienia w swoich związkach z tlenem i bardziej elektroujemnymi halogenami. Dobrze zbadane są takie kwasy zawierające tlen (i ich sole) tych pierwiastków, jak HOHg (brom, sole to podbromiany) i HOI (jod, sole to podjodyty), HBrO3 (brom, sole to bromiany) i NHS (jod, sole to jodany) , a także NbYub (orto-jodowe, sole - orto-nadjodaty).
Procesy redoks mają ogromne znaczenie dla przyrody ożywionej i nieożywionej. Na przykład proces spalania można przypisać OVR z udziałem tlenu atmosferycznego. W tej reakcji redoks wykazuje swoje właściwości niemetaliczne.
Przykładami OVR są również procesy trawienne, oddechowe, fotosynteza.
Klasyfikacja
W zależności od tego, czy następuje zmiana wartości stopnia utlenienia pierwiastków substancji wyjściowej i produktu reakcji, zwyczajowo dzieli się wszystkie przemiany chemiczne na dwie grupy:
- redoks;
- brak zmian w stanach utlenienia.
Przykładami drugiej grupy są procesy jonowe zachodzące między roztworami substancji.
Reakcje utleniania-redukcji to procesy związane ze zmianą stopnia utlenienia atomów tworzących pierwotne związki.
Co to jest stan utlenienia
Jest to ładunek warunkowy uzyskany przez atom w cząsteczce, gdy pary elektronowe wiązań chemicznych zostaną przesunięte do bardziej elektroujemnego atomu.
Na przykład w cząsteczce fluorku sodu (NaF) fluor wykazuje maksymalną elektroujemność, więc jego stopień utlenienia jest wartością ujemną. Sód w tej cząsteczce będzie jonem dodatnim. Suma stanów utlenienia w cząsteczce wynosi zero.
Opcje definicji
Jakim jonem jest tlen? Dodatnie stany utlenienia są dla niego nietypowe, ale nie oznacza to, że pierwiastek ten nie wykazuje ich w pewnych interakcjach chemicznych.
Samo pojęcie stopnia utlenienia ma charakter formalny, nie jest związane z efektywnym (rzeczywistym) ładunkiem atomu. Wygodnie jest go stosować w klasyfikacji chemikaliów, a także w rejestrowaniu zachodzących procesów.
Zasady definicji
W przypadku niemetali rozróżnia się najniższy i najwyższy stopień utlenienia. Jeśli od numeru grupy odejmuje się osiem w celu określenia pierwszego wskaźnika, to druga wartość zasadniczo pokrywa się z numerem grupy, w której znajduje się ten pierwiastek chemiczny. Na przykład w związkach zwykle wynosi -2. Takie związki nazywane są tlenkami. Na przykład takie substancje obejmują dwutlenek węgla (dwutlenek węgla), którego wzór to CO 2.
Niemetale często wykazują maksymalny stopień utlenienia kwasów i soli. Na przykład, w kwasie nadchlorowym HClO4, halogen ma wartościowość VII (+7).
Nadtlenki
Stopień utlenienia atomu tlenu w związkach wynosi zwykle -2, z wyjątkiem nadtlenków. Są uważane za związki tlenu, które zawierają niecałkowicie zredukowany jon w postaci O 2 2-, O 4 2-, O 2 -.
Związki nadtlenkowe dzielą się na dwie grupy: proste i złożone. Proste związki to te, w których grupa nadtlenkowa jest połączona z atomem lub jonem metalu przez atomowe lub jonowe wiązanie chemiczne. Takie substancje tworzą metale alkaliczne i ziem alkalicznych (z wyjątkiem litu i berylu). Wraz ze wzrostem elektroujemności metalu w podgrupie obserwuje się przejście od wiązania typu jonowego do struktury kowalencyjnej.
Oprócz nadtlenków typu Me 2 O 2 przedstawiciele pierwszej grupy (podgrupy głównej) posiadają również nadtlenki w postaci Me 2 O 3 i Me 2 O 4 .
Jeśli tlen wykazuje dodatni stan utlenienia z fluorem, w połączeniu z metalami (w nadtlenkach) wskaźnik ten wynosi -1.
Złożone związki perokso to substancje, w których ta grupa działa jak ligandy. Podobne substancje tworzą elementy trzeciej grupy (podgrupa główna), a także kolejne grupy.
Klasyfikacja złożonych grup perokso
Istnieje pięć grup takich złożonych związków. Pierwszym z nich są nadtlenokwasy o ogólnej postaci [Ep(O 2 2-) x L y ] z- . W tym przypadku jony nadtlenkowe wchodzą do jonu złożonego lub działają jako ligand jednokleszczowy (E-O-O-), mostkujący (E-O-O-E), tworząc wielojądrowy kompleks.
Jeśli tlen wykazuje dodatni stan utlenienia z fluorem, w połączeniu z metalami alkalicznymi i metalami ziem alkalicznych jest typowym niemetalem (-1).
Przykładem takiej substancji jest kwas Caro (kwas peroksomonomerowy) w postaci H 2 SO 5 . Grupa nadtlenkowa ligandów w takich kompleksach działa jako mostek między atomami niemetali, na przykład w kwasie nadtlenodisiarkowym o postaci H 2 S 2 O 8 - białej substancji krystalicznej o niskiej temperaturze topnienia.
Drugą grupę kompleksów tworzą substancje, w których grupa perokso jest częścią złożonego jonu lub cząsteczki.
Przedstawia je wzór [En(O2)xLy]z.
Pozostałe trzy grupy to nadtlenki, które zawierają wodę krystalizacyjną, np. Na 2 O 2 × 8 H 2 O lub nadtlenek wodoru z krystalizacji.
Jako typowe właściwości wszystkich substancji nadtlenkowych wyróżniamy ich oddziaływanie z roztworami kwasów, uwalnianie aktywnego tlenu podczas rozkładu termicznego.
Chlorany, azotany, nadmanganiany, nadchlorany mogą działać jako źródło tlenu.
difluorek tlenu
Kiedy tlen wykazuje dodatni stan utlenienia? W połączeniu z większą ilością elektroujemnego tlenu) OF 2. To +2. Związek ten został po raz pierwszy otrzymany przez Paula Lebo na początku XX wieku, nieco później zbadany przez Ruffa.
Tlen wykazuje dodatni stan utlenienia w połączeniu z fluorem. Jego elektroujemność wynosi 4, więc gęstość elektronów w cząsteczce przesuwa się w kierunku atomu fluoru.
Właściwości fluorku tlenu
Związek ten znajduje się w stanie ciekłym skupienia, jest nieskończenie mieszalny z ciekłym tlenem, fluorem i ozonem. Rozpuszczalność w zimnej wodzie jest minimalna.
Jak wyjaśniono dodatni stan utlenienia? Wielka Encyklopedia Oleju wyjaśnia, że możliwe jest określenie najwyższego + (dodatniego) stopnia utlenienia za pomocą liczby grup w układzie okresowym. Ta wartość jest określona przez największą liczbę elektronów, jaką neutralny atom może oddać podczas całkowitego utleniania.
Fluorek tlenu jest otrzymywany metodą alkaliczną, która polega na przepuszczaniu gazowego fluoru przez wodny roztwór zasady.
W tym przypadku oprócz fluorku tlenu powstaje również ozon i nadtlenek wodoru.
Alternatywną opcją otrzymywania fluorku tlenu jest przeprowadzenie elektrolizy roztworu kwasu fluorowodorowego. Częściowo związek ten powstaje również podczas spalania w atmosferze wodnego fluoru.
Proces przebiega zgodnie z radykalnym mechanizmem. Najpierw następuje inicjacja wolnych rodników, której towarzyszy tworzenie się dwurodnika tlenowego. Następnym krokiem jest proces dominujący.
Difluorek tlenu wykazuje jasne właściwości utleniające. Jego siłę można porównać do wolnego fluoru, a pod względem mechanizmu procesu utleniania do ozonu. Reakcja wymaga dużej energii aktywacji, ponieważ w pierwszym etapie następuje tworzenie tlenu atomowego.
Rozkład termiczny tego tlenku, w którym tlen charakteryzuje się dodatnim stopniem utlenienia, jest reakcją jednocząsteczkową rozpoczynającą się w temperaturach powyżej 200 °C.
Charakterystyczne cechy
Kiedy fluorek tlenu dostaje się do gorącej wody, następuje hydroliza, której produktami będzie zwykły tlen cząsteczkowy, a także fluorowodór.
W środowisku alkalicznym proces ulega znacznemu przyspieszeniu. Mieszanina pary wodnej i difluorku tlenu jest wybuchowa.
Związek ten intensywnie reaguje z rtęcią metaliczną, a na metalach szlachetnych (złoto, platyna) tworzy jedynie cienką warstwę fluoru. Ta właściwość wyjaśnia możliwość stosowania tych metali w zwykłej temperaturze do kontaktu z fluorkiem tlenu.
W przypadku wzrostu temperatury następuje utlenianie metali. Magnez i aluminium są uważane za najbardziej odpowiednie metale do pracy z tym związkiem fluoru.
Stale nierdzewne i stopy miedzi nieznacznie zmieniają swój pierwotny wygląd pod wpływem fluorku tlenu.
Wysoka energia aktywacji rozkładu tego związku tlenu z fluorem pozwala na jego bezpieczne mieszanie z różnymi węglowodorami, tlenkiem węgla, co tłumaczy możliwość wykorzystania fluorku tlenu jako doskonałego utleniacza paliwa rakietowego.
Wniosek
Chemicy przeprowadzili szereg eksperymentów, które potwierdziły celowość zastosowania tego związku w instalacjach laserowych z dynamiką gazową.
Zagadnienia związane z oznaczaniem stopni utlenienia tlenu i innych niemetali zawarte są w szkolnym kursie chemii.
Takie umiejętności są ważne, ponieważ pozwalają uczniom szkół średnich radzić sobie z zadaniami oferowanymi w testach jednolitego egzaminu państwowego.
DEFINICJA
Tlen jest ósmym elementem w układzie okresowym. Znajduje się w drugim okresie VI grupy A podgrupy. Oznaczenie - O.
Tlen naturalny składa się z trzech stabilnych izotopów 16O (99,76%), 17O (0,04%) i 18O (0,2%).
Najbardziej stabilną dwuatomową cząsteczką tlenu jest O 2 . Jest paramagnetyczny i słabo spolaryzowany. Temperatury topnienia (-218,9 o C) i wrzenia (-183 o C) tlenu są bardzo niskie. Tlen jest słabo rozpuszczalny w wodzie. W normalnych warunkach tlen jest gazem bezbarwnym i bezwonnym.
Ciekły i stały tlen jest przyciągany przez magnes, ponieważ. jego cząsteczki są paramagnetyczne. Tlen stały jest niebieski, a ciekły tlen jest niebieski. Zabarwienie wynika z wzajemnego oddziaływania cząsteczek.
Tlen występuje w postaci dwóch alotropowych modyfikacji - tlenu O 2 i ozonu O 3.
Stopień utlenienia tlenu w związkach
Tlen tworzy dwuatomowe cząsteczki o składzie O 2 w wyniku indukcji kowalencyjnych wiązań niepolarnych i, jak wiadomo, w związkach z wiązaniami niepolarnymi stopień utlenienia pierwiastków wynosi zero.
Tlen charakteryzuje się dość wysoką wartością elektroujemności, dlatego najczęściej wykazuje ujemny stan utlenienia równy (-2) (Na 2 O -2, K 2 O -2, CuO -2, PbO -2, Al 2 O -2 3, Fe 2 O -2 3, NO -2 2, P 2 O -2 5, CrO -2 3, Mn2O-2 7).
W związkach typu nadtlenkowego tlen wykazuje stan utlenienia (-1) (H2O-1 2).
W związku OF 2 tlen wykazuje dodatni stan utlenienia równy (+2) , ponieważ fluor jest najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem, a jego stopień utlenienia jest zawsze (-1).
Jako pochodna, w której tlen wykazuje stopień utlenienia (+4) możemy rozważyć modyfikację alotropową tlenu - ozon O 3 (O +4 O 2).
Przykłady rozwiązywania problemów
PRZYKŁAD 1
(powtórzenie)
II. Stan utlenienia (nowy materiał)
Stan utlenienia- jest to ładunek warunkowy, jaki otrzymuje atom w wyniku całkowitego powrotu (akceptacji) elektronów, oparty na warunku, że wszystkie wiązania w związku są jonowe.
Rozważ strukturę atomów fluoru i sodu:
F +9)2)7
Na+11)2)8)1
- Co można powiedzieć o kompletności zewnętrznego poziomu atomów fluoru i sodu?
- Który atom łatwiej zaakceptować, a który łatwiej nadać elektronom walencyjnym w celu uzupełnienia poziomu zewnętrznego?
Czy oba atomy mają niekompletny poziom zewnętrzny?
Atomowi sodu łatwiej jest oddać elektrony, a fluorowi przyjąć elektrony przed ukończeniem poziomu zewnętrznego.
F 0 + 1ē → F -1 (atom obojętny przyjmuje jeden ujemny elektron i uzyskuje stan utlenienia „-1”, zamieniając się w ujemnie naładowany jon - anion )
Na 0 – 1ē → Na +1 (obojętny atom przekazuje jeden ujemny elektron i uzyskuje stan utlenienia „+1”, zamieniając się w dodatnio naładowany jon - kation )
Jak określić stopień utlenienia atomu w PSCE D.I. Mendelejew?
Zasady definicji stany utlenienia atomu w PSCE D.I. Mendelejew:
1. Wodór zwykle wykazuje stan utlenienia (CO) +1 (wyjątek, związki z metalami (wodorkami) - wodór ma CO równe (-1) Me + n H n -1)
2. Tlen zwykle eksponuje CO -2 (wyjątki: O +2 F 2, H 2 O 2 -1 - nadtlenek wodoru)
3. Metale tylko pokaz + n dodatni CO
4. Fluor zawsze pokazuje CO równe -1 (F-1)
5. Dla elementów główne podgrupy:
Wyższy CO (+) = numer grupy n grupy
Gorszy CO (-) = n grupy – 8
Zasady określania stopnia utlenienia atomu w związku:
I. Stan utlenienia wolne atomy i atomy w molekułach proste substancje jest równe zero - Na 0 , P 4 0 , O 2 0
II. V złożona substancja suma algebraiczna CO wszystkich atomów z uwzględnieniem ich indeksów jest równa zero = 0 , i w cera jego ładunek.
Na przykład, h +1 n +5 O 3 -2 : (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0
2- : (+6)*1+(-2)*4 = -2
Ćwiczenie 1 - określić stany utlenienia wszystkich atomów we wzorze kwasu siarkowego H 2 SO 4?
1. Zapiszmy znane stopnie utlenienia wodoru i tlenu i przyjmijmy CO siarki jako „x”
W +1 S x O 4 -2
(+1)*1+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 6 lub (+6), dlatego siarka ma C O +6, tj. S+6
Zadanie 2 - określić stany utlenienia wszystkich atomów we wzorze kwasu fosforowego H 3 PO 4?
1. Zapiszmy znane stopnie utlenienia wodoru i tlenu i przyjmijmy CO fosforu jako „x”
H 3 +1 P x O 4 -2
2. Ułóż i rozwiąż równanie, zgodnie z zasadą (II):
(+1)*3+(x)*1+(-2)*4=0
X \u003d 5 lub (+5), dlatego fosfor ma C O +5, tj. P+5
Zadanie 3 - określić stany utlenienia wszystkich atomów we wzorze jonu amonowego (NH 4) + ?
1. Zapiszmy znany stopień utlenienia wodoru i przyjmijmy CO azotu jako „x”
Pierwiastek chemiczny w związku, obliczony przy założeniu, że wszystkie wiązania są jonowe.
Stany utlenienia mogą mieć wartość dodatnią, ujemną lub zerową, dlatego algebraiczna suma stanów utlenienia pierwiastków w cząsteczce z uwzględnieniem liczby ich atomów wynosi 0, a w jonie ładunek jonu.
1. Stany utlenienia metali w związkach są zawsze dodatnie.
2. Najwyższy stopień utlenienia odpowiada numerowi grupy układu okresowego, w którym znajduje się ten pierwiastek (wyjątek stanowi: Au+3(I grupa), Cu+2(II), z grupy VIII stopień utlenienia +8 może występować tylko w osmie Os i ruten Ru.
3. Stopnie utlenienia niemetali zależą od atomu, z którym są połączone:
- jeśli z atomem metalu, to stan utlenienia jest ujemny;
- jeśli z atomem niemetalicznym, stan utlenienia może być zarówno dodatni, jak i ujemny. Zależy to od elektroujemności atomów pierwiastków.
4. Najwyższy ujemny stopień utlenienia niemetali można określić odejmując od 8 numer grupy, w której ten pierwiastek się znajduje, tj. najwyższy dodatni stan utlenienia jest równy liczbie elektronów na warstwie zewnętrznej, która odpowiada liczbie grupy.
5. Stopnie utlenienia substancji prostych wynoszą 0, niezależnie od tego, czy jest to metal czy niemetal.
Pierwiastki o stałych stopniach utlenienia.
|
Element |
Charakterystyczny stan utlenienia |
Wyjątki |
|
Wodorki metali: LIH-1 |
||
|
stopień utlenienia nazywany warunkowym ładunkiem cząstki przy założeniu, że wiązanie jest całkowicie zerwane (ma charakter jonowy). h- Cl = h + + Cl - , Wiązanie w kwasie solnym jest kowalencyjne polarne. Para elektronów jest bardziej nastawiona na atom Cl - , bo jest to bardziej elektroujemny cały element. Jak określić stopień utlenienia?Elektroujemność to zdolność atomów do przyciągania elektronów z innych pierwiastków. Stan utlenienia jest wskazany nad elementem: Br 2 0 , Na 0 , O +2 F 2 -1 ,K + Cl - itp. Może być negatywna i pozytywna. Stopień utlenienia prostej substancji (stan niezwiązany, wolny) wynosi zero. Stopień utlenienia tlenu w większości związków wynosi -2 (z wyjątkiem nadtlenków) H2O2, gdzie wynosi -1 i związki z fluorem - O +2 F 2 -1 , O 2 +1 F 2 -1 ). - Stan utlenienia prosty jon jednoatomowy jest równy swojemu ładunkowi: Na + , Ca +2 . Wodór w swoich związkach ma stopień utlenienia +1 (wyjątkiem są wodorki - Na + h - i typ połączeń C +4 h 4 -1 ). W wiązaniach metal-niemetal atom o najwyższej elektroujemności ma ujemny stan utlenienia (dane elektroujemności podano w skali Paulinga): h + F - , Cu + Br - , Ca +2 (NIE 3 ) - itp. Zasady określania stopnia utlenienia związków chemicznych.Nawiążmy połączenie KMnO 4 , konieczne jest określenie stopnia utlenienia atomu manganu. Rozumowanie:
K+MnXO 4 -2 Zostawiać x- nieznany nam stopień utlenienia manganu. Liczba atomów potasu wynosi 1, mangan - 1, tlen - 4. Udowodniono, że cząsteczka jako całość jest elektrycznie obojętna, więc jej całkowity ładunek musi być równy zero. 1*(+1) + 1*(x) + 4(-2) = 0, X = +7, Stąd stopień utlenienia manganu w nadmanganianu potasu = +7. Weźmy inny przykład tlenku Fe2O3. Konieczne jest określenie stopnia utlenienia atomu żelaza. Rozumowanie:
2*(X) + 3*(-2) = 0, Wniosek: stopień utlenienia żelaza w tym tlenku wynosi +3. Przykłady. Określ stany utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce. 1. K2Cr2O7. Stan utlenienia K+1, tlen O -2. Podane indeksy: O=(-2)×7=(-14), K=(+1)×2=(+2). Dlatego suma algebraiczna stanów utlenienia pierwiastków w cząsteczce z uwzględnieniem liczby ich atomów wynosi 0, to liczba dodatnich stanów utlenienia jest równa liczbie ujemnych. Stany utleniania K+O=(-14)+(+2)=(-12). Wynika z tego, że liczba dodatnich potęg atomu chromu wynosi 12, ale w cząsteczce są 2 atomy, co oznacza, że na atom przypada (+12):2=(+6). Odpowiedź: K 2 + Cr 2 +6 O 7 -2. 2.(ASO 4) 3-. W tym przypadku suma stanów utlenienia nie będzie już równa zeru, ale ładunkowi jonu, tj. - 3. Zróbmy równanie: x+4×(- 2)= - 3 . Odpowiedź: (Jako +5 O 4 -2) 3-. |
